建筑材料水泥PPT讲稿.ppt
建筑材料水泥建筑材料水泥第1页，共90页，编辑于2022年，星期日 自自1824年波特兰水泥问世以来，水泥和水泥基年波特兰水泥问世以来，水泥和水泥基材料已成为当今世界最大宗的人造材料。至材料已成为当今世界最大宗的人造材料。至2005年，我国水泥总需求量达到了年，我国水泥总需求量达到了7亿吨亿吨左右，占世界左右，占世界水泥用量的水泥用量的1/3,水泥混凝土的总需求量也达到了水泥混凝土的总需求量也达到了50亿吨。亿吨。课外知识：波特兰水泥的发明课外知识：波特兰水泥的发明 1824年由英国建筑工人年由英国建筑工人阿斯普丁阿斯普丁发明发明,通过通过煅烧石灰石与粘土的混合料得出一种胶凝材料煅烧石灰石与粘土的混合料得出一种胶凝材料,它制成砖块很像由波特兰半岛采下来的波特兰石它制成砖块很像由波特兰半岛采下来的波特兰石,由此将这种胶凝材料命名由此将这种胶凝材料命名波特兰水泥波特兰水泥 Portland Cement.Portland Cement.2第2页，共90页，编辑于2022年，星期日砂浆、混凝土砂浆、混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土（1850年）年）石棉水泥石棉水泥（1900年）年）预应力混凝土预应力混凝土（1929年）年）外加剂混凝土外加剂混凝土（1935年）年）高强混凝土高强混凝土（20世纪世纪70年代）年代）波特兰水泥波特兰水泥(1824年年)高性能高性能混凝土混凝土（20世纪世纪90年代）年代）聚合物水泥混凝土聚合物水泥混凝土（20世纪世纪50年代）年代）课外知识：水泥基材料的发展历程：课外知识：水泥基材料的发展历程：3第3页，共90页，编辑于2022年，星期日目目 录录v 基基本本要要求求v 简简介介v 3 3.1 1 硅硅酸酸盐盐水水泥泥v 3 3.2 2 掺掺混混合合材材的的硅硅酸酸盐盐水水泥泥vv 3 3.3 3 其其他他品品种种水水泥泥4第4页，共90页，编辑于2022年，星期日基本要求基本要求v内容内容 主要介绍水泥的分类、优点及生产。主要介绍水泥的分类、优点及生产。主要介绍硅酸盐水泥及掺加混合料的硅酸盐水泥，主要介绍硅酸盐水泥及掺加混合料的硅酸盐水泥，包括：定义、组成、水化、凝结与硬化、实验和包括：定义、组成、水化、凝结与硬化、实验和技术性质、腐蚀与防护、特性和应用。技术性质、腐蚀与防护、特性和应用。简单介绍常用的其他品种水泥。简单介绍常用的其他品种水泥。vv重点重点6 6种硅酸盐水泥的定义种硅酸盐水泥的定义种硅酸盐水泥的定义种硅酸盐水泥的定义硅酸盐水泥的矿物组成硅酸盐水泥的矿物组成硅酸盐水泥的矿物组成硅酸盐水泥的矿物组成水泥水化、凝结与硬化机理水泥水化、凝结与硬化机理水泥水化、凝结与硬化机理水泥水化、凝结与硬化机理技术性质及测试方法技术性质及测试方法技术性质及测试方法技术性质及测试方法5第5页，共90页，编辑于2022年，星期日基本要求基本要求重点重点水泥的腐蚀及防护水泥的腐蚀及防护特性特性应用应用难点难点水泥水化、凝结和硬化机理水泥水化、凝结和硬化机理各种水泥的异同点各种水泥的异同点注意事项注意事项本章是整个课程的重点本章是整个课程的重点联系各种水泥进行学习联系各种水泥进行学习 着重分析它们之间的差异及造成这些差异的原因着重分析它们之间的差异及造成这些差异的原因6第6页，共90页，编辑于2022年，星期日水泥的定义：水泥的定义：水泥是一种水泥是一种水硬性的胶凝材料水硬性的胶凝材料，呈粉末状，加水拌和后成浆体后，能胶结，呈粉末状，加水拌和后成浆体后，能胶结砂、石等散粒材料，并能在空气和水中硬化并保持、发展其强度。砂、石等散粒材料，并能在空气和水中硬化并保持、发展其强度。发展趋势：发展趋势：1）在水泥品种方面，将加速发展）在水泥品种方面，将加速发展快硬、高强、低热快硬、高强、低热等特种和多用途的水泥；等特种和多用途的水泥；2）大力发展水泥）大力发展水泥外加剂外加剂；3）大力发展）大力发展高标号水泥高标号水泥；7第7页，共90页，编辑于2022年，星期日水泥具有以下优点，因此，在土木工程领域得到广水泥具有以下优点，因此，在土木工程领域得到广泛的应用。泛的应用。多样性多样性多样性多样性低成本低成本低成本低成本可塑性可塑性可塑性可塑性工艺简单工艺简单工艺简单工艺简单耐久性耐久性耐久性耐久性与钢筋与钢筋与钢筋与钢筋粘结性好粘结性好粘结性好粘结性好水硬性水硬性水硬性水硬性水泥的优点水泥的优点水泥的优点水泥的优点8第8页，共90页，编辑于2022年，星期日 水泥按用途可分为水泥按用途可分为通用水泥通用水泥、专用水泥专用水泥和和 特性水特性水泥泥。通用水泥通用水泥vv硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥vv普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥vv矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥vv火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥vv粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥vv复合水泥复合水泥复合水泥复合水泥专用水泥专用水泥专用水泥专用水泥v v砌筑水泥砌筑水泥砌筑水泥砌筑水泥v v油井水泥油井水泥油井水泥油井水泥特性水泥特性水泥v快硬水泥快硬水泥v膨胀水泥膨胀水泥v抗硫酸盐水泥抗硫酸盐水泥v中热水泥中热水泥9第9页，共90页，编辑于2022年，星期日水泥按化学成分可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水水泥按化学成分可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫酸盐水泥。泥和硫酸盐水泥。硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥一般工程一般工程一般工程一般工程铝酸盐水泥铝酸盐水泥铝酸盐水泥铝酸盐水泥硫酸盐水泥硫酸盐水泥硫酸盐水泥硫酸盐水泥快硬、早强。主要用于紧急抢修工程、早强工程、快硬、早强。主要用于紧急抢修工程、早强工程、快硬、早强。主要用于紧急抢修工程、早强工程、快硬、早强。主要用于紧急抢修工程、早强工程、冬季施工、抗蚀、抗冻等工程。冬季施工、抗蚀、抗冻等工程。冬季施工、抗蚀、抗冻等工程。冬季施工、抗蚀、抗冻等工程。早强、膨胀。适用于抢修工早强、膨胀。适用于抢修工早强、膨胀。适用于抢修工早强、膨胀。适用于抢修工 程、锚固和地下工程程、锚固和地下工程程、锚固和地下工程程、锚固和地下工程等。等。等。等。10第10页，共90页，编辑于2022年，星期日 尽管水泥的品种很多，但是，工程中尽管水泥的品种很多，但是，工程中90%90%以上使用的是硅酸盐水泥。所以上使用的是硅酸盐水泥。所以，在学习这一章的内容时，以硅酸盐水泥的内容为基础，主要学习以，在学习这一章的内容时，以硅酸盐水泥的内容为基础，主要学习硅酸盐水泥的组成、技术性质及应用等知识。在此基础上，再学习其硅酸盐水泥的组成、技术性质及应用等知识。在此基础上，再学习其它掺混合材料的硅酸盐水泥等内容。它掺混合材料的硅酸盐水泥等内容。11第11页，共90页，编辑于2022年，星期日一一、水水泥泥混混合合材材料料定义定义：在水泥生产过程中，掺入的天然或人工矿物材料，：在水泥生产过程中，掺入的天然或人工矿物材料，称为水泥混合材料。称为水泥混合材料。作用作用：在水泥生产过程中节约能源，利用废料，降低：在水泥生产过程中节约能源，利用废料，降低成本，改善水泥的性能，减少污染。成本，改善水泥的性能，减少污染。分类分类：活性混合材料、非活性混合材料：活性混合材料、非活性混合材料12第12页，共90页，编辑于2022年，星期日1.非活性混合材料非活性混合材料定义：常温下不能与氢氧化钙和水发生水化定义：常温下不能与氢氧化钙和水发生水化反应或反应很弱，也不能产生凝结硬化的反应或反应很弱，也不能产生凝结硬化的混合材料称为非活性混合材料。混合材料称为非活性混合材料。常用：磨细石英砂、石灰石、慢冷矿渣等常用：磨细石英砂、石灰石、慢冷矿渣等作用：主要起填充作用，掺入硅酸盐水泥中作用：主要起填充作用，掺入硅酸盐水泥中主要起调节水泥强度等级、增加产量、降主要起调节水泥强度等级、增加产量、降低水化热等作用。低水化热等作用。13第13页，共90页，编辑于2022年，星期日2.活性混合材料活性混合材料定义定义：常温下能与氢氧化钙和水发生水化反：常温下能与氢氧化钙和水发生水化反应，生成水硬性的水化物，并能够逐渐凝应，生成水硬性的水化物，并能够逐渐凝结硬化产生强度的混合材料称为活性混合结硬化产生强度的混合材料称为活性混合材料。材料。常用的活性混合材常用的活性混合材：粒化高炉矿渣、火山灰：粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰等。质混合材料、粉煤灰等。活性来源活性来源：可反应的：可反应的SiO2、Al2O314第14页，共90页，编辑于2022年，星期日混合材料混合材料0-5%石膏石膏熟熟 料料磨细磨细硅酸盐水泥硅酸盐水泥P.P.15第15页，共90页，编辑于2022年，星期日混合材料混合材料6-15%石膏石膏熟熟 料料磨细磨细普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥P.O16第16页，共90页，编辑于2022年，星期日粒化高炉粒化高炉矿渣矿渣石膏石膏熟熟 料料磨细磨细矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥P.S17第17页，共90页，编辑于2022年，星期日火山灰质火山灰质混合材料混合材料石膏石膏熟熟 料料磨细磨细火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥P.P18第18页，共90页，编辑于2022年，星期日粉煤灰粉煤灰石膏石膏熟熟 料料磨细磨细粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥P.F19第19页，共90页，编辑于2022年，星期日两种以上两种以上混合材料混合材料石膏石膏熟熟 料料磨细磨细复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥P.C20第20页，共90页，编辑于2022年，星期日两磨一烧两磨一烧，其中最关键是烧，其中最关键是烧通用硅酸盐水泥的生产流程通用硅酸盐水泥的生产流程21第21页，共90页，编辑于2022年，星期日硅酸盐水泥硅酸盐水泥生料的配制生料的配制 原料原料 石灰质原料（如石灰石、贝壳等，提供石灰质原料（如石灰石、贝壳等，提供CaO）粘土质原料（如粘土、页岩等，主要提供粘土质原料（如粘土、页岩等，主要提供SiO2、Al2O3、Fe2O3）校正原料校正原料（如铁矿粉、砂岩，前者是补充原料中不足的氧化铁，后者是补充原（如铁矿粉、砂岩，前者是补充原料中不足的氧化铁，后者是补充原料中不足的料中不足的SiO2）矿化剂矿化剂(如萤石、石膏等）如萤石、石膏等）工艺工艺 干法干法湿法湿法 22第22页，共90页，编辑于2022年，星期日硅酸盐水泥的煅烧硅酸盐水泥的煅烧 窑型窑型立窑立窑回转窑回转窑煅烧过程煅烧过程 水分蒸发水分蒸发生料预热生料预热生料分解生料分解煅烧煅烧冷却冷却23第23页，共90页，编辑于2022年，星期日邢台中联水泥邢台中联水泥 24第24页，共90页，编辑于2022年，星期日25新型干法新型干法第25页，共90页，编辑于2022年，星期日窑外分解干法工艺流程窑外分解干法工艺流程物料流物料流气流气流燃料26第26页，共90页，编辑于2022年，星期日水泥煅烧过程水泥煅烧过程排气原料入口气体温度进料温度50oC450oC600oC800oC1000oC1200oC1350oC1350oC1450oC1550oC1234561.失去自由水4.初化合物形成6.C3S初形成2.粘土分解5.C2S初形成3.石灰岩分解27第27页，共90页，编辑于2022年，星期日生料磨系统生料磨系统28第28页，共90页，编辑于2022年，星期日29窑尾悬浮预热器及分解炉系统窑尾悬浮预热器及分解炉系统第29页，共90页，编辑于2022年，星期日30回转窑回转窑第30页，共90页，编辑于2022年，星期日31窑头窑头第31页，共90页，编辑于2022年，星期日32水泥磨水泥磨第32页，共90页，编辑于2022年，星期日两磨一烧两磨一烧，其中最关键是烧，其中最关键是烧通用硅酸盐水泥的生产流程通用硅酸盐水泥的生产流程33第33页，共90页，编辑于2022年，星期日第一节第一节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥一、硅酸盐水泥生产工艺一、硅酸盐水泥生产工艺定义：凡由硅酸盐水泥熟料，石灰石或粒化定义：凡由硅酸盐水泥熟料，石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为为硅酸盐水泥硅酸盐水泥（国外通称波特兰水泥）。（国外通称波特兰水泥）。分类：分类：不掺混合材不掺混合材型硅酸盐水泥（型硅酸盐水泥（）掺掺5%混合材料混合材料型硅酸盐水泥（型硅酸盐水泥（）第34页，共90页，编辑于2022年，星期日35二、硅酸盐水泥基本组成二、硅酸盐水泥基本组成1.熟料熟料矿物组成、岩相结构矿物组成、岩相结构水泥厂常用各种元素的水泥厂常用各种元素的氧化物氧化物来表示。来表示。熟料主要矿物：熟料主要矿物：硅酸三钙硅酸三钙 3CaOSiO2，可简写为可简写为C3S；硅酸二钙硅酸二钙 2CaOSiO2，可简写为，可简写为C2S；铝酸三钙铝酸三钙 3Ca0AI2O3,可简写为可简写为C3A;铁相固溶体铁相固溶体 通常以铁铝酸四钙通常以铁铝酸四钙4CaOAI2O3Fe2O3作为代作为代表式，可简写成表式，可简写成C4AF。第35页，共90页，编辑于2022年，星期日矿矿 物物含量含量/%强度强度水化热水化热耐化学侵蚀性耐化学侵蚀性干缩干缩C3S50早高后高早高后高中中中中中中C2S20早低后高早低后高小小良良小小C3A715早早低低后低后低大大差差大大C4AF1018早低后低早低后低小小优优小小熟料矿物的基本特性熟料矿物的基本特性第36页，共90页，编辑于2022年，星期日37 2.石膏石膏作用作用：调节凝结时间，提高早强，降低干缩，改善耐久：调节凝结时间，提高早强，降低干缩，改善耐久性、抗渗性等；对掺混合材的水泥，石膏还起激发剂的性、抗渗性等；对掺混合材的水泥，石膏还起激发剂的作用。作用。种类种类：二水石膏或无水石膏：二水石膏或无水石膏掺量掺量：与：与C3A含量及混合材种类有关含量及混合材种类有关第37页，共90页，编辑于2022年，星期日 水水泥泥浆浆通通过过水水泥泥熟熟料料矿矿物物的的水水化化反反应应、浆浆体体的的凝凝结结硬硬化化过过程程变成坚硬固体。变成坚硬固体。凝凝结结水水泥泥与与水水混混合合形形成成可可塑塑浆浆体体，随随着着时时间间推推移移、可可塑塑性性下降，但还不具备强度，此过程即为下降，但还不具备强度，此过程即为“凝结凝结”；硬硬化化随随后后浆浆体体失失去去可可塑塑性性，强强度度逐逐渐渐增增长长，形形成成坚坚硬硬固固体体，这个过程即为这个过程即为“硬化硬化”。水泥浆体转变成坚硬固体的过程是一个复杂的物理化学变水泥浆体转变成坚硬固体的过程是一个复杂的物理化学变化过程。化过程。第38页，共90页，编辑于2022年，星期日硅酸盐水泥的凝结和硬化硅酸盐水泥的凝结和硬化水泥的水化过程可分为五个阶段水泥的水化过程可分为五个阶段第39页，共90页，编辑于2022年，星期日40各熟料矿物的水化过程：各熟料矿物的水化过程：硅酸盐水泥生成的主要水化产物有硅酸盐水泥生成的主要水化产物有:水化硅酸钙水化硅酸钙C-H-S凝胶、氢凝胶、氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。第40页，共90页，编辑于2022年，星期日41水化硅酸钙形貌水化硅酸钙形貌第41页，共90页，编辑于2022年，星期日42氢氧化钙氢氧化钙CH形貌形貌第42页，共90页，编辑于2022年，星期日钙矾石显微形貌钙矾石显微形貌 43第43页，共90页，编辑于2022年，星期日水泥水化过程水泥水化过程1.初拌水泥浆初拌水泥浆2.7天天3.28天天4.90天天未水化颗粒充满水的毛细孔C-S-H胶体氢氧化钙日期44第44页，共90页，编辑于2022年，星期日影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素：熟料矿物组成熟料矿物组成水泥细度的影响水泥细度的影响拌合用水量的影响拌合用水量的影响养护湿度、温度的影响养护湿度、温度的影响养护龄期的影响养护龄期的影响储存条件的影响储存条件的影响45第45页，共90页，编辑于2022年，星期日46四、四、硅酸盐水泥品质要求硅酸盐水泥品质要求1.凝结时间凝结时间 初凝：开始失去塑性初凝：开始失去塑性45分分 （13小时）小时）终凝：完全失去塑性，并开始产生强度终凝：完全失去塑性，并开始产生强度 硅酸盐水泥硅酸盐水泥6小时小时30min，普通水泥普通水泥10小时小时(一般一般57小时小时)第46页，共90页，编辑于2022年，星期日472.强度强度国家标准（国家标准（GB/T17671-1999）规定：水泥的）规定：水泥的胶砂强度胶砂强度。将水泥和中国将水泥和中国ISO标准砂按标准砂按1:3，水灰比为，水灰比为0.5的比例，的比例，以规定的方法搅拌制成标准试件（尺寸为以规定的方法搅拌制成标准试件（尺寸为40mm40mm160mm），在标准条件下（），在标准条件下（20士士1水中）养护至水中）养护至3d和和28d，测定个龄期的，测定个龄期的抗折抗折强度强度和和抗压抗压强度。强度。强度等级强度等级：将硅酸盐水泥分为：将硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、625、62.5R等等6个强度等级，其中带个强度等级，其中带R的为早强的为早强型水泥。型水泥。第47页，共90页，编辑于2022年，星期日48水泥净浆搅拌机水泥净浆搅拌机水泥砂浆搅拌机水泥砂浆搅拌机第48页，共90页，编辑于2022年，星期日49水泥胶砂模具水泥胶砂模具水泥净浆模具水泥净浆模具振实台振实台水泥净浆模具水泥净浆模具振实台振实台水泥净浆模具水泥净浆模具振实台振实台第49页，共90页，编辑于2022年，星期日50标准养护箱标准养护箱电动抗折试验机电动抗折试验机第50页，共90页，编辑于2022年，星期日51SANS万能试验机万能试验机第51页，共90页，编辑于2022年，星期日523.安定性安定性定义定义：水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。：水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。安定性不良安定性不良原因原因：f-CaO 过量过量 f-MgO过量过量 石膏过量石膏过量沸煮法：试饼法、雷氏夹法沸煮法：试饼法、雷氏夹法压蒸安定性试验压蒸安定性试验沸煮箱沸煮箱第52页，共90页，编辑于2022年，星期日534.细度细度 定义：指粉体材料的粗细程度。定义：指粉体材料的粗细程度。国标规定：国标规定：硅酸盐水泥硅酸盐水泥：比表面积比表面积300m2/Kg。（比表面积。（比表面积仪）仪）其他五类水泥：筛析法（水筛、干筛、其他五类水泥：筛析法（水筛、干筛、负压筛负压筛）在）在80m标准筛的筛余量不得超过标准筛的筛余量不得超过10%。第53页，共90页，编辑于2022年，星期日545.水化热水化热 水泥矿物的水化热及放热速率比较水泥矿物的水化热及放热速率比较 C3AC3SC4AFC2S 水泥水化放热量和放热速率还与水泥细度、混合材水泥水化放热量和放热速率还与水泥细度、混合材种类和数量有关种类和数量有关.第54页，共90页，编辑于2022年，星期日556.水泥化学品质指标水泥化学品质指标（1）不溶物）不溶物 熟料中未参与矿物形成反应得粘土和结晶熟料中未参与矿物形成反应得粘土和结晶SiO2，国标规定：，国标规定：P0.75%P1.50%（2）烧失量）烧失量 P3.0%P3.5%PO5.0%（3）氧化镁）氧化镁（4）SO3 （5）碱含量）碱含量 Na2O+0.658K2O，碱集料反应，碱集料反应（6）氯离子含量）氯离子含量 各类硅酸盐水泥各类硅酸盐水泥0.06%第55页，共90页，编辑于2022年，星期日567.产品质量评定产品质量评定 凝结时间、安定性、强度凝结时间、安定性、强度不合格品：不合格品：终凝时间不合格；终凝时间不合格；细度不合格；细度不合格；强度低于商品等级规定的指标。强度低于商品等级规定的指标。废品：废品：初凝时间不合格；初凝时间不合格；安定性试验不合格安定性试验不合格（即（即f-CaO）；）；SO3含量超标；含量超标；MgO含量超标。含量超标。第56页，共90页，编辑于2022年，星期日571.淡水（软水）淡水（软水）原因：水的流动、压力作用使原因：水的流动、压力作用使CH流失。流失。若静水：若静水：CH饱和则不再溶解。饱和则不再溶解。流动水：流动水：CH不断溶解、流失。不断溶解、流失。水泥中碱度水泥中碱度，其他水化物分解其他水化物分解C3SHnC2SHnCSHnC+S+nH各主要水化产物稳定存在时所必需的极限石灰浓度如下：各主要水化产物稳定存在时所必需的极限石灰浓度如下：氢氧化钙约为氢氧化钙约为1.3gCaO/L；水化硅酸三钙稍大于水化硅酸三钙稍大于1.2gCaO/L；水化铁铝酸四钙约为水化铁铝酸四钙约为1.06gCaO/L；水化硫铝酸钙约为水化硫铝酸钙约为0.045gCaO/L。当环境水的水质较硬，环境水中重碳酸盐能与水泥石中的当环境水的水质较硬，环境水中重碳酸盐能与水泥石中的Ca(OH)2起作用，生成几乎不起作用，生成几乎不溶于水的溶于水的CaCO3。Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2O五、五、抗蚀性抗蚀性第57页，共90页，编辑于2022年，星期日582.酸与酸性水（碳酸腐蚀）酸与酸性水（碳酸腐蚀）在工业污水、地下水中，常溶解有一定量的二氧化碳，它对水泥石在工业污水、地下水中，常溶解有一定量的二氧化碳，它对水泥石的腐蚀作用如下：的腐蚀作用如下：Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3+2H2O CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2 （可逆反应）（可逆反应）生成的碳酸氢钙易溶于水。当水中含有较多的碳酸，并超过平生成的碳酸氢钙易溶于水。当水中含有较多的碳酸，并超过平衡浓度时，反应向右进行。氢氧化钙浓度的降低还会导致水泥衡浓度时，反应向右进行。氢氧化钙浓度的降低还会导致水泥石中其他水泥水化物的分解，使腐蚀作用进一步加剧。石中其他水泥水化物的分解，使腐蚀作用进一步加剧。第58页，共90页，编辑于2022年，星期日593.硫酸盐硫酸盐 海水、地下水、工业污水中常常含有硫酸盐。如：海水、地下水、工业污水中常常含有硫酸盐。如：Na2SO410H2OCa(OH)2+Na2SO410H2OCaSO42H2O+2NaOH+8H2O3CaOAl2O36H2O+3(CaSO42H2O)+19H2O 3CaOAl2O33CaSO431H2O 简写：简写：C3AH6+3CSH2+19HC6AS3H31生成的高硫型水化硫铝酸钙体积增加了生成的高硫型水化硫铝酸钙体积增加了1.50倍，对水泥石的破坏作倍，对水泥石的破坏作用很大。俗称用很大。俗称“水泥杆菌水泥杆菌”。当水中硫酸盐浓度较高时，硫酸钙会在毛细孔中直接结晶成当水中硫酸盐浓度较高时，硫酸钙会在毛细孔中直接结晶成二二水石膏水石膏，体积增大，引起水泥石的破坏。，体积增大，引起水泥石的破坏。若为若为MgSO4，“镁盐侵蚀镁盐侵蚀”第59页，共90页，编辑于2022年，星期日604.含碱溶液含碱溶液化学侵蚀反应、结晶侵蚀化学侵蚀反应、结晶侵蚀化学侵蚀反应：化学侵蚀反应：2CaOSiO2nH2O+2NaOH=2Ca(OH)2+Na2SiO3+(n-1)H2O3CaOAl2O36H2O+2NaOH=3Ca(OH)2+Na2OAl2O3+4H2O结晶侵蚀：结晶侵蚀：碱液渗入浆体孔隙，然后蒸发结碱液渗入浆体孔隙，然后蒸发结晶析出，产生结晶应力引起的胀裂。晶析出，产生结晶应力引起的胀裂。第60页，共90页，编辑于2022年，星期日61小结：小结：水泥石易腐蚀的基本原因水泥石易腐蚀的基本原因：（1）硅酸盐水泥石中含有较）硅酸盐水泥石中含有较多易受腐蚀的成分，氢氧化钙、水化铝酸钙等；（多易受腐蚀的成分，氢氧化钙、水化铝酸钙等；（2）本身不密实，含有大量的毛细孔隙。本身不密实，含有大量的毛细孔隙。防止腐蚀的措施防止腐蚀的措施：（：（1）根据工程所处的环境特点，选根据工程所处的环境特点，选择合适择合适 的水泥品种；（的水泥品种；（2）提高水泥石的密实程度；）提高水泥石的密实程度；（3）表面防护处理。）表面防护处理。第61页，共90页，编辑于2022年，星期日62六、六、硅酸盐水泥的应用特性硅酸盐水泥的应用特性凝结硬化快、强度高凝结硬化快、强度高配制高强砼、预应力砼、要求早期强度高的砼，冬季施工配制高强砼、预应力砼、要求早期强度高的砼，冬季施工抗冻性好，干缩较小抗冻性好，干缩较小严寒地区遭受反复冻融的砼工程严寒地区遭受反复冻融的砼工程抗碳化能力强抗碳化能力强CO2浓度高的区域浓度高的区域耐磨性好耐磨性好道路、地面工程道路、地面工程耐蚀性差耐蚀性差有腐蚀介质的环境有腐蚀介质的环境水化热大水化热大大体积砼工程大体积砼工程长期受高温的环境（如工业窑炉）长期受高温的环境（如工业窑炉）耐热性差耐热性差第62页，共90页，编辑于2022年，星期日第二节第二节 掺混合材的硅酸盐水泥掺混合材的硅酸盐水泥定义定义：是指由硅酸盐熟料，掺入适量的混合：是指由硅酸盐熟料，掺入适量的混合材料和石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材材料和石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料。料。品种品种：主要有：主要有普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐矿渣硅酸盐水泥水泥、火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸粉煤灰硅酸盐水泥盐水泥、复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥等。等。第63页，共90页，编辑于2022年，星期日一一、水水泥泥混混合合材材料料定义定义：在水泥生产过程中，掺入的天然或人工矿物材料，：在水泥生产过程中，掺入的天然或人工矿物材料，称为水泥混合材料。称为水泥混合材料。作用作用：在水泥生产过程中节约能源，利用废料，降：在水泥生产过程中节约能源，利用废料，降低成本，改善水泥的性能，减少污染。低成本，改善水泥的性能，减少污染。分类分类：活性混合材料、非活性混合材料：活性混合材料、非活性混合材料第64页，共90页，编辑于2022年，星期日1.非活性混合材料非活性混合材料定义：定义：常温下不能与氢氧化钙和水发生水化常温下不能与氢氧化钙和水发生水化反应或反应很弱，也不能产生凝结硬化的反应或反应很弱，也不能产生凝结硬化的混合材料称为非活性混合材料。混合材料称为非活性混合材料。常用：常用：磨细石英砂、石灰石、慢冷矿渣等磨细石英砂、石灰石、慢冷矿渣等作用：作用：主要起填充作用，掺入硅酸盐水泥中主要起填充作用，掺入硅酸盐水泥中主要起调节水泥强度等级、增加产量、降主要起调节水泥强度等级、增加产量、降低水化热等作用。低水化热等作用。第65页，共90页，编辑于2022年，星期日2.活性混合材料活性混合材料定义定义：常温下能与氢氧化钙和水发生水化反：常温下能与氢氧化钙和水发生水化反应，生成水硬性的水化物，并能够逐渐凝应，生成水硬性的水化物，并能够逐渐凝结硬化产生强度的混合材料称为活性混合结硬化产生强度的混合材料称为活性混合材料。材料。常用的活性混合材常用的活性混合材：粒化高炉矿渣、火山灰：粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰等。质混合材料、粉煤灰等。活性来源活性来源：可反应的：可反应的SiO2、Al2O3第66页，共90页，编辑于2022年，星期日3.活性混合材的水化活性混合材的水化碱性环境中：碱性环境中：SiO2+nCa(OH)2+mH2OCnSH(m+n)Al2O3+nCa(OH)2+mH2OCnAH(m+n)硫酸盐激发剂（石膏）：硫酸盐激发剂（石膏）：Al2O3+3Ca(OH)2+3CaSO42H2O+22H2O3CaOAl2O33CaSO431H2O水化产物特点：水化产物特点：发生二次水化，发生二次水化，Ca(OH)2少，低碱性。少，低碱性。第67页，共90页，编辑于2022年，星期日二、普通硅酸盐水泥二、普通硅酸盐水泥定义：定义：凡由硅酸盐水泥熟料，凡由硅酸盐水泥熟料，6%-15%混合材料，适量混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥（简称普通水泥PO）。）。组成：组成：85%熟料熟料+石膏石膏94%6%活性混合材活性混合材15%强度等级及其他品质要求：表强度等级及其他品质要求：表3-868第68页，共90页，编辑于2022年，星期日三、矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥三、矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥1.组成组成 2070%粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣-矿渣水泥矿渣水泥熟料熟料+石膏石膏+2050%火山灰质混合材火山灰质混合材-火山灰水泥火山灰水泥 2040%粉煤灰粉煤灰-粉煤灰水泥粉煤灰水泥2.强度等级及其他品质要求见表强度等级及其他品质要求见表3-9、3-8。69第69页，共90页，编辑于2022年，星期日703.三种水泥的特点三种水泥的特点（1）三种水泥的共性）三种水泥的共性 早期强度低、后期强度发展高。早期强度低、后期强度发展高。对温度敏感，适合高温养护。对温度敏感，适合高温养护。耐腐蚀性好。耐腐蚀性好。水化热小。水化热小。抗冻性较差。抗冻性较差。抗碳化性较差抗碳化性较差 第70页，共90页，编辑于2022年，星期日71（2）三种水泥的特性）三种水泥的特性矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥：保水性保水性差，且干缩较大；差，且干缩较大；抗渗性抗渗性差；差；耐热性较好耐热性较好（300400）。）。矿渣在矿渣在3.0K下的下的SEM照片照片应用：应用：可用于耐热工程；可用于耐热工程；不宜用于抗渗工程。不宜用于抗渗工程。第71页，共90页，编辑于2022年，星期日72火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥：保水性好；保水性好；抗渗性较好；抗渗性较好；干缩大，易干缩开干缩大，易干缩开裂。裂。应用：应用：宜用于有抗渗性要求的混凝土工程；宜用于有抗渗性要求的混凝土工程；不宜用于干燥地区和受冻部位。不宜用于干燥地区和受冻部位。第72页，共90页，编辑于2022年，星期日73粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥：水化更慢，早强低；水化更慢，早强低；需需水量小，可增加混凝土流动水量小，可增加混凝土流动性；性；干缩较小，抗裂性好；干缩较小，抗裂性好；抗渗性较差；抗渗性较差；耐磨性差。耐磨性差。粉煤灰在粉煤灰在3.0K下的下的SEM照片照片 应用应用：适合用于承载较晚的混凝土工程；不宜用适合用于承载较晚的混凝土工程；不宜用于有抗渗性要求的以及有耐磨性要求的混凝土工程。于有抗渗性要求的以及有耐磨性要求的混凝土工程。第73页，共90页，编辑于2022年，星期日四、复合硅酸盐水泥四、复合硅酸盐水泥定义：定义：是由硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥、两种或两种以上混合材料和两种或两种以上混合材料和适量石膏组成。适量石膏组成。特性：特性：取决于其所掺混合材料的种类取决于其所掺混合材料的种类、掺量及相对比例。、掺量及相对比例。适用范围适用范围：可根据其掺入的混合材料种类，参照其他混：可根据其掺入的混合材料种类，参照其他混合材水泥适用范围选用。合材水泥适用范围选用。74第74页，共90页，编辑于2022年，星期日75 第三节第三节 其它品种水泥其它品种水泥一、铝酸盐水泥一、铝酸盐水泥定义：定义：以矾土和石灰石作原料，按适当的比例配合进以矾土和石灰石作原料，按适当的比例配合进行烧结或熔融，再经粉磨而制成，称为行烧结或熔融，再经粉磨而制成，称为铝酸盐水泥铝酸盐水泥（CA）。）。分类：分类：按按Al2O3含量分为含量分为 耐高温工程耐高温工程CA-80 77%Al2O3CA-50 50%Al2O360%抢修、早强要求高的工程抢修、早强要求高的工程CA-60 60%Al2O368%早强要求高的及耐热工程早强要求高的及耐热工程CA-70 68%Al2O377%耐热工程耐热工程第75页，共90页，编辑于2022年，星期日762.铝酸盐水泥的主要特性及相应的应用铝酸盐水泥的主要特性及相应的应用（1）快硬早强。）快硬早强。1d强度高，适用于紧急抢修工程。强度高，适用于紧急抢修工程。（2）水化热大。）水化热大。放热量主要集中在早期，不宜用于大体积混凝土工放热量主要集中在早期，不宜用于大体积混凝土工程；但适用于寒冷地区冬季施工的混凝土工程。程；但适用于寒冷地区冬季施工的混凝土工程。（3）抗硫酸盐侵蚀性好。）抗硫酸盐侵蚀性好。适用于抗硫酸盐及海水侵蚀的工程。适用于抗硫酸盐及海水侵蚀的工程。（4）耐热性好。）耐热性好。可作为耐热砂浆或耐热混凝土的胶结材料，能耐可作为耐热砂浆或耐热混凝土的胶结材料，能耐13001400高温。高温。（5）30以上潮湿环境导致转晶反应，强度显著降低以上潮湿环境导致转晶反应，强度显著降低。不宜蒸汽养护、。不宜蒸汽养护、高温季节施工，不宜用于温湿环境；适宜的硬化温度为高温季节施工，不宜用于温湿环境；适宜的硬化温度为15，因此也，因此也不宜用于长期承载结构。不宜用于长期承载结构。（6）与硅酸盐水泥或石灰相混会闪凝，且产生膨胀开裂，施工时应避免。）与硅酸盐水泥或石灰相混会闪凝，且产生膨胀开裂，施工时应避免。（7）抗碱性极差。）抗碱性极差。第76页，共90页，编辑于2022年，星期日3.应用过程需要注意的问题应用过程需要注意的问题（1）不得与硅酸盐水泥、石灰等能析出氢氧化钙的物质混合，）不得与硅酸盐水泥、石灰等能析出氢氧化钙的物质混合，否则将产生闪凝，且强度降低。否则将产生闪凝，且强度降低。（2）铝酸盐水泥混凝土后期强度下降较大，应以最低）铝酸盐水泥混凝土后期强度下降较大，应以最低稳定强度设计。最低稳定强度值以试体脱模后放入稳定强度设计。最低稳定强度值以试体脱模后放入502水中养护，取龄期为水中养护，取龄期为7d和和14d强度值的低着来强度值的低着来确定。确定。（3）若采用蒸汽养护，养护温度不高于）若采用蒸汽养护，养护温度不高于50。（4）不能与未硬化的硅酸盐水泥混凝土接触使用。）不能与未硬化的硅酸盐水泥混凝土接触使用。（5）铝酸盐水泥最适宜的硬化温度为）铝酸盐水泥最适宜的硬化温度为15左右，一般不左右，一般不得超过得超过25。第77页，共90页，编辑于2022年，星期日78二、硫铝酸盐水泥二、硫铝酸盐水泥定义：定义：将铝质原料（如矾土）、石灰质原将铝质原料（如矾土）、石灰质原料（如石灰石）和石膏适当配合，煅烧成料（如石灰石）和石膏适当配合，煅烧成以无水硫酸钙矿物为熟料，该熟料掺适量以无水硫酸钙矿物为熟料，该熟料掺适量石膏共同磨细，即可制得石膏共同磨细，即可制得硫铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥。第78页，共90页，编辑于2022年，星期日 2.硫铝酸盐水泥特性及应用硫铝酸盐水泥特性及应用（1）凝结速度较快；早期强度高，后期强度发展缓慢，但不）凝结速度较快；早期强度高，后期强度发展缓慢，但不倒缩。因此可用于抢修工程、冬季施工工程、地下工程、配倒缩。因此可用于抢修工程、冬季施工工程、地下工程、配制膨胀水泥和自应力水泥。制膨胀水泥和自应力水泥。（2）空气中收缩小，抗冻和抗渗性能良好，抗硫酸盐性）空气中收缩小，抗冻和抗渗性能良好，抗硫酸盐性能很强。能很强。（3）水泥液相碱度低，可用于配制玻璃纤维砂浆。）水泥液相碱度低，可用于配制玻璃纤维砂浆。79第79页，共90页，编辑于2022年，星期日80三、氟铝酸盐水泥三、氟铝酸盐水泥定义定义：以铝质原料、石灰质原料、萤石（或再加石膏）：以铝质原料、石灰质原料、萤石（或再加石膏）适当配合，煅烧成以氟铝酸钙（适当配合，煅烧成以氟铝酸钙（C11A7CaF2）起主导作）起主导作用的熟料，再与石膏共同磨细，即可制得用的熟料，再与石膏共同磨细，即可制得氟铝酸盐水氟铝酸盐水泥泥。矿物组成矿物组成：C3S、早强矿物、早强矿物C11A7CaF2，C2S、C4AF、游离石灰和游离石膏。、游离石灰和游离石膏。第80页，共90页，编辑于2022年，星期日2.氟铝酸盐水泥的特性及应用氟铝酸盐水泥的特性及应用技术特性：技术特性：凝结快凝结快具有小时强度具有小时强度良好的抗化学侵蚀性能良好的抗化学侵蚀性能应用：应用：适用于煤矿井下的锚喷支护，抢修和快速施工，雨适用于煤矿井下的锚喷支护，抢修和快速施工，雨天快速施工、堵漏和水中工程，也可用于制作钢筋混凝土预制天快速施工、堵漏和水中工程，也可用于制作钢筋混凝土预制件等。件等。81第81页，共90页，编辑于2022年，星期日四、膨胀水泥四、膨胀水泥组成组成：膨胀组分：
